import java.util.Arrays;

public class TestHeap {

    public int[] elem;
    public int usedSize;
    public static final int DEFAULT_SIZE = 10;

    public TestHeap(){
        elem = new int[DEFAULT_SIZE];
    }

    public void initElem(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            elem[i] = array[i];
            usedSize++;
        }
    }

    /**
     * 1 --- 大根堆的创建
     */
    public void createHeap() {
        for(int parent = (usedSize-1 -1) / 2; parent >= 0; parent--) {
            //统一的调整方案
            shiftDown(parent, usedSize);
        }
    }

    /** 大根堆向下调整
     * @param parent 每棵树的根节点 -- 传入的值是(usedSize-1 -1)，也就是从最后一个下标开始，从树的最后一个子树的孩子开始
     * @param len 每颗子树调整的结束位置，不能 > len
     */
    private void shiftDown(int parent, int len) {
        int child = 2*parent + 1;
        // 必须保证有左孩子
        while (child < len) {
            // child+1 < len 保证有有右孩子，并且必须放在前边进行判断
            if(child+1 < len && elem[child] < elem[child+1]) {  // 1.小根堆将第二个条件改为 elem[child] > elem[child+1]
                child++; //如果有右孩子并且右孩子比左孩子大，则指向右孩子
            }
            if(elem[child] > elem[parent]) { // 2.小根堆将>改为< ，即 elem[child] < elem[parent]
                int tmp = elem[child];
                elem[child] = elem[parent];
                elem[parent] = tmp;
                //parent中小的元素往下移动，可能会造成已调整好的子树不满足堆的性质，因此需要继续向下调整
                parent = child; //向下更新，继续循环判断下方的值是否符合堆的性质
                child = 2*parent + 1;
            }else {
                break;
            }
        }
    }

    /**
     * 2 ---- 大根堆的插入
     * @param val 插入的值
     */
    public void offer(int val) {
        if(isFull()) {
            //扩容 -- 二倍扩容
            elem = Arrays.copyOf(this.elem,2*this.elem.length);
        }
        this.elem[usedSize] = val;
        usedSize++;
        //将插入的节点向上调整变为大根堆
        shiftUp(usedSize-1);
    }

    private boolean isFull(){
        return usedSize == elem.length;
    }

    /**
     * 大根堆向上调整
     * @param child 插入的节点
     */
    private void shiftUp(int child) {
        int parent = (child-1) / 2;
        while (child > 0) { //向上一直调整到根节点（下标为0）为止，如果是parent条件判断，则是parent>=0；因为parent=0时还要继续判断
            if(elem[child] > elem[parent]) {
                int tmp = elem[child];
                elem[child] = elem[parent];
                elem[parent] = tmp;
                // 更新父节点和子节点
                child = parent;
                parent = (child-1) / 2;
            }else {
                break; //如果孩子节点不再大于父亲节点，则直接退出
            }
        }
    }

    /**
     *  3 -- 删除节点
     */
    public int pop() {
        if(isEmpty()) {
            return -1;
        }
        int tmp = elem[0]; //将0下标的节点与最后一个交换，然后再向下调整
        elem[0] = elem[usedSize-1];
        elem[usedSize-1] = tmp;
        usedSize--;
        //保证它仍然是一个大根堆
        shiftDown(0,usedSize);
        return tmp; //返回要删除的节点
    }

    public boolean isEmpty() {
        return usedSize == 0;
    }

    /** 4 ----- 返回根节点
     */
    public int peek() {
        if(isEmpty()) {
            return -1;
        }
        return elem[0];
    }

    /** 5 ---- 排序
     *  时间复杂度：O（n）+ O（n * log(n)） 约等于 O（n * log(n)）
     *  空间复杂度 O(1)
     */
    public void heapSort() {
        // 1.建立大根堆
        createHeap();
        // 2.排序
        int end = usedSize-1;
        while (end > 0) {
            int tmp = elem[0];
            elem[0] = elem[end];
            elem[end] = tmp;
            shiftDown(0,end);
            end--;
        }
    }

}
